阅读说明：本技术 安全无线动力传动系统无线电装置 (Safety wireless power transmission system radio device ) 是由 本杰明·A·塔巴托夫斯基-布什 威廉·鲁斯纳克 于 2019-07-31 设计创作，主要内容包括：本公开提供了“安全无线动力传动系统无线电装置”。一种电池系统,具有：电池单元,所述电池单元包括容器；基板,所述基板安装到所述容器；以及所述基板上的电路。所述基板限定天线、微处理器、开关和收发器。所述微处理器顺序地激活所述开关以分别将所述收发器连接到所述天线以确立相对于发射器的位置,并且响应于所述位置落在预定义范围之外而阻止与所述发射器通信。(The present disclosure provides a "safe wireless driveline radio". A battery system having: a battery unit including a container; a base plate mounted to the container; and a circuit on the substrate. The substrate defines an antenna, a microprocessor, a switch, and a transceiver. The microprocessor sequentially activates the switches to respectively connect the transceiver to the antennas to establish a position relative to a transmitter and to prevent communication with the transmitter in response to the position falling outside a predefined range.)

安全无线动力传动系统无线电装置

技术领域

本公开涉及可彼此无线地通信的电池单元系统。

背景技术

电动车辆可包括牵引电池，以给牵引马达提供电力以进行推进。牵引电池可根据牵引电池的电池单元的数据(诸如温度、电压和电流)来控制。电路可用于获得该数据。

发明内容

一种电池系统具有：电池单元，所述电池单元包括容器；基板，所述基板安装到所述容器；以及所述基板上的电路，所述电路限定天线、微处理器、开关和收发器。所述微处理器顺序地激活所述开关以分别将所述收发器连接到所述天线以确立相对于发射器的位置，并且响应于所述位置落在预定义范围之外而阻止与所述发射器通信。

一种电池系统具有：电池单元，所述电池单元包括容器；基板，所述基板安装到所述容器；以及所述基板上的电路。所述电路响应于由所述电路从发射器接收的信号的强度指示所述发射器相对于所述电路的位置落在一组预定位置之外而阻止与所述发射器通信。

一种用于电池系统的方法包括：由安装到电池单元的容器的基板上的电路，顺序地激活所述电路的开关以分别将所述电路的收发器连接到所述电路的天线以确立与发射器相距的距离；响应于所述距离落入预定义范围内而允许与所述发射器通信；以及响应于所述距离落在所述预定义范围之外而阻止与所述发射器通信。

附图说明

图1是具有串联的N个电池单元的电池组的示意图。

图2是图1的基板中的一个的示意图。

图3是图3的电源开关、基准和电池单元平衡电路的示意图。

图4A是电池单元系统的透视图。

图4B是图4A的电池单元系统的一部分的侧视剖视图。

图5和图6是电池单元系统的侧视图。

图7是电池单元系统的部分侧视剖视图。

图8是电池监测集成电路的示意图。

图9是图8的通路开关电路中的一个的示意图。

图10A是电池单元系统的部分侧视剖视图。

图10B是图10A的电池单元系统的一部分的顶视图。

图11和图12是电池单元系统的示意图。

具体实施方式

本文描述了本公开的各种实施例。然而，所公开的实施例仅仅是示例性的，并且其他实施例可采用未明确示出或描述的各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅仅作为教导本领域普通技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任何一个来示出和描述的各种特征可与在一个或多个其他附图中所示出的特征进行组合，以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，所述特征的与本公开的教义一致的各种组合和修改可以是特定应用或实现方式所期望的。

参考图1，电池组10包含从串中的最低电池单元(电池单元1，14)开始的串联电池单元堆叠12，所述电池单元1，14连接到电池单元2，依此类推一直到电池单元N，所述电池单元N是串中的顶部电池单元。本文中，N个电池单元串联连接。这是强混合动力车辆中的电池单元的通常布置，可被描述为“Ns1p”，意味着电池单元串仅具有一个电池单元宽度或“1p”，且有N个这样的“1p”单元彼此上下堆叠。例如，对于强混合动力车辆，N可以是60，因此60s1p将这60个电池单元描述为处于一个长串联串中且没有任何并联。现在，如果串具有2个电池单元宽度或“2p”，并且如果存在120个电池单元可用，并且最基本的单元是并联的2个电池单元或“2p”，那么可以将60组并联的两个电池单元串联堆叠。在这种情况下，当将所有2电池单元并联分组彼此上下串联堆叠(称为60s2p)时，所得的组具有与60s1p相同的电压(对于60s1p来说，组电压是标称电池单元电压乘以60)，但是组的容量是60s1p的两倍。

从电池电子器件硬件的角度来看，60s1p的组布置与60s2p的作用相同，因为仍然仅存在60个电压要测量。其原因是：对于并联放置的2个电池单元中的每一个，仅需要测量一个电压。由于存在60个串联堆叠的2p并联单元的实例，因而在整个组中总共要测量60个电压。用于电池电动车辆的普通布置可以是使用例如要读取的96个电压的串联组合，其中每个单元是并联的5个电池单元，这种串联组合将是96s5p。这个示例性电池电动车辆的电池单元的总数量为96*5＝480个电池单元。应注意，所提出的内容适用于任何类型的电动化车辆，并且应注意，虽然图1具体地描绘了串联的N个电池单元的情况，但无论组的“并联”宽度如何，这种方法都有效—这意味着例如Ns1p与Ns5p具有相同的硬件设置。

电池组10可用于在轻度混合动力车辆、价值混合动力车辆(valuehybrid)、强混合动力车辆、插电式混合动力车辆、电池电动车辆或需要牵引电池的任何其他种类的车辆范围内的任何种类的电动化车辆，所述牵引电池需要监测单独电池单元电压(尽管再次地，对于彼此并联的电池单元，仅需要测量一个电压)。值得注意的特征是在FR4、陶瓷或一些其他合适的材料上存在小基板16(它是小电路组件)，所述小基板16包含感测电池单元14的电压和温度并通过基板16与中央电池能量控制模块(central battery energy controlmodule，BECM)20之间的RF链路18传送这一信息所需的电路。利用射频通信实现的RF链路18可使用基板16与中央模块20之间的纯无线介质，其使用来自基板16的天线发射将能量耦合到BECM 20上的接收天线，或者RF链路18可使用电池组10中的高压总线的介质。例如，如上文所提及，电池单元串14连接在串联串中。电池单元1上的(-)端子可称为V_BOT 22，意指电池单元串14的最低电位。这同一节点通过电线24连接到BECM 20的V_BOT节点。类似地，电池单元N的(+)端子连接到称为V_TOP 26的节点。这个节点通过通向BECM 20的V_TOP端子的电线28连接到BECM 20。以这种方式，BECM 20连接到来自电池单元堆叠14的高压总线，所述电池单元堆叠14由从电池单元1到电池单元N的所有电池单元组成。由于电池单元串12和BECM20两者都连接到相同的高压总线24、28，因而它们可使用高压总线24、28作为允许RF能量从基板16(或任何其他基板)、通过将所有电池单元连接到彼此的布线、通过高压总线布线24、28、并行进到达BECM 20的介质。此高压总线是有线介质，但是此有线介质也可将RF能量从基板16(或任何其他其他基板)运送到中央模块20。实际上，对于给定基板与中央模块20之间的射频链路，信号能量的一些部分可通过天线辐射18行进，并且信号能量的另一些部分可通过高压总线24、28行进。因此，系统设计者将会将RF通信电路布置在基板上并且将匹配的RF通信电路布置在BECM 20中，其方式为使得RF传播可在来自电池单元串14的有线高压总线链路到BECM 20上的V_TOP和V_BOT引脚之间或在基板16与BECM 20之间的无线介质中以任何比例发生。

应注意，任何基板都可使用RF链路18进行通信。也就是说，基板16上的RF通信电路不但可与BECM 20通信，而且可经由RF与同一组中的任何其他基板进行通信。上文关于使用两个通信基板之间的无线介质或使用连接给定的两个通信基板的高压总线的可能性的相同论述适用。现在在实践中，每个基板可能够使用RF链路最佳地到达附近的基板，但是出于多种原因(诸如信号强度、发送和接收基板之间的RF信道的效率等)可能较难以到达远处的基板。因此，采用一种称为网格连网的方法，其中消息从一个基板前进到中央BECM20所用的路径可能需要若干跳，这意味着始发基板在RF链路上向另一个附近基板发出消息，并且所述另一个附近基板将消息转发到更靠近中央BECM 20的基板，以此类推，直到消息到达与BECM 20具有优异RF链路的基板。此时，消息从网格链路中的最后一个基板被发送到中央BECM 20。所述过程可反向进行，其中中央BECM 20向附近基板发送消息，然后使用相同种类的网格联网概念沿多个链路转发消息，直到消息抵达在消息中定址的板。对于适当地设置以利用网格联网的系统，给定基板在其本身与中央BECM 20之间具有直接RF链路的情况与通信基板应网格联网(其中跳数等于电池组10中的基板数)的情况之间不存在功能差异。现在，可设想到，可将跳极限或消息可在丢弃之前经过的跳数设定为大于电池组10中的基板数。然而，考虑到每次采用网格联网将消息从一个基板传递到另一个基板时，一定量的可用RF频谱被用尽，这种方法可导致RF频谱的低效使用。也就是说，如果在给定时刻基板具有到中央BECM 20的可用链路，并且它具有定址到BECM 20的消息，那么它应优先将那个消息发送至BECM 20而不是将消息转发至某一其他基板节点，所述某一其他基板节点将继续使用网格联网机制并且也将继续消耗RF频谱。RF频谱的最有效使用将发生在根本不需要网格联网的情况下，例如发生在其中每个基板节点总是能够直接发射和从中央BECM 20接收消息的系统中。但是，由于情况并非总是如此，所述系统可被设置成具有网格联网能力，使得如果在某些情况下基板可能无法通过RF链路直接到达BECM 20，那么可将消息发送至附近基板以利用网格联网。网格联网概念在电池组10内的这种使用是这种技术可称为对等电池组感测模块(这意味着在对等基板之间形成网络以克服从给定基板到中央BECM 20的RF链路中的任何缺陷)的原因。

图1中还存在一些其他项值得一提。当节点HV+32处于BECM20的控制下时，正主接触器MC+30将电池串14与车辆的其余部分进行连接(和断开连接)。也就是说，BECM 20具有连接到MC+接触器30的线圈的接触器驱动电路，所述接触器驱动电路可在于BECM20中执行的软件的控制下断开和闭合MC+接触器30。以类似的方式，负主接触器MC-34在于BECM 20中执行的软件的控制下将电池串14中的最低电位连接到车辆HV总线节点HV-35。电池组10的特征是在闭合主接触器MC+30之前对HV总线进行预充电。预充电接触器PRC 36和预充电电阻器38用于这种HV总线预充电。

使电池组10从全部接触器断开进展至使HV总线32、35被连接的典型接触器闭合顺序将是首先同时闭合MC-34和PRC 36，这将通过预充电电阻PRC 38对HV总线32、35进行预充电。BECM 20可监测车辆HV总线32、35上的电压。当此HV总线电压在电压上相对于V_BOT 22接近组电压V_TOP 26(例如在20V内)时，预充电成功并且MC+30可闭合。应注意，BECM 20在车辆CAN总线40上，并且BECM 20与车辆的其余部分之间通过CAN总线40发生通信。车辆中的其他模块确定何时需要将高压牵引电池组10连接到HV总线32、35，并且它们通过车辆CAN总线40将CAN消息发送至BECM20。BECM 20使用车辆CAN总线40来与车辆中的其他模块协调。

参考图2，发现关于基板16的较低级细节，基板16可由合适的基板材料(诸如如上文所提及的FR4或陶瓷)制成。可能期望使基板16尽可能小、可靠且便宜，因为车辆承担N个电池单元的N个这样的基板的成本(在单个串联串(诸如Ns1p配置)的情况下)。理想地，图2描绘的所有功能和电路都将能够包含在单个单片硅中，以降低成本并提高可靠性。然而，存在将导致将少量部件安装在基板16上的许多原因。多于一个部件可能需要在基板16上的第一个原因是晶体42和44。晶体42(例如24MHz)可用于调节RF电路中使用的频率。此该24MHz晶体可与锁相环(phase locked loop，PLL)一起使用以使振荡加倍以便获得RF载波频率。如果期望RF载波低于24Mhz，那么还可根据需要经由数字电路对24Mhz振荡进行细分。另一方面，晶体44(例如32.768kHz)可用作低功率实时时钟(real time clock，RTC)。这种类型的晶体称为表晶体并且对于需要保持时间的电路而言很常见。晶体44在某些实现方式中是可选的，因为处理器46可具有内置的简单低功率RC振荡器，其能够在基板16上的电路休眠时保持时间。可选的表晶体44和处理器46中的使用内置式RC振荡器的使用之间的关键差异在于：表晶体44相当准确，例如+-20PPM。这种准确度将仅导致每周约12秒的误差。然而，如果使用处理器46内的内部RC计时器，那么准确度为约8％。在休眠期间需要优异准确度的应用将是基板16在大部分时间休眠并且恰好在对的时刻唤醒以发射关于电池单元1的数据的情况。想法是：组中从1到N的所有电池单元都将处于休眠，并且每个电池单元仅在对的时刻唤醒以便在正确的时隙中进行发射。这种方法导致来自每个电池单元的最低电流汲取。

使基板16上的电子器件运行的所有电力都来自电池单元1。如果目标是最小化来自电池单元的电流消耗，那么将认为最小化电流汲取是有利的，并且在大部分时间休眠将实现这一点。然而，诚然，当电动车辆正在充电或行驶时，使所述系统将能量放入牵引电池中不是问题，并且没有使来自基板16的电流汲取最小化的特别需要。例如，如果平均电流可保持在10mA或更低，那么这将是例如锂电池上的典型电流负载，如由典型的电池监测集成电路所强加的。来自这种类型的监测电子器件的操作电流汲取的量对所述系统来说不是问题。对所述系统来说可能成问题的是从一个电池单元到另一个电池单元的操作电流有所不同的情况。当从一个电池单元到下一个电池单元的电流汲取不同时，基板的电池单元平衡特征开始起作用。

概括可选的表晶体44的概念来说，对包括表晶体的选择将与通过使电子器件在除了电路块46中的无线电装置正在发射期间的大部分时间休眠来最小化出自电池单元的电流汲取有关。然而，许多应用将能够在电池组10操作时将电力施加到基板16，并且利用由晶体42提供的相对准确的时钟。当基板16正在发射并因此正在汲取全功率时，将利用晶体42。

所述系统的另一个可选选择是包含在电池单元平衡、电源开关和基准电路48中的精确基准电压源。这种精确基准电压源是电路48中的“基准电压源”。现在，一些应用与其他应用相比将需要更好的准确度。例如，强混合动力电动车辆应用试图将电池单元保持在例如30％荷电状态(state of charge，SOC)至70％SOC的操作窗口内，并且从不试图将组充电直至恰好100％SOC。然而，插电式车辆当然将试图将组中的每个电池单元充电直至恰好100％SOC。插电式车辆想要在充电结束时使每个电池单元恰好处于100％SOC的原因是：在如此实现这一点时，车辆将具有最大行程同时不危害电池单元。在某些范围内，这相当于是说：在确定充电结束条件的功能中可测量的电池单元电压越准确，组可具有越大的容量。(或者，测量的电池单元电压越不准确，就需要对用于确定给定电池单元的100％SOC的阈值电压施加更大裕度。)因此，对于大型组来说，为电路48中的精确基准电压源付出代价以产生基板16的精确基准电压可能很有意义。例如，可将对电路48中的基准电压和电路块46中的A/D转换(或电压测量功能)的准确度的选择指定为能够在所有条件下在±10mV内确定电池单元1的电压，这对于插电式应用来说是相当准确的。情况是强混合动力电动车辆应用在比这更低的准确度(例如±100mV)下可能够过得去。因此，如果为基板16创造常见的硬件设计，那么为了适应更准确的插电式应用，电路48可填充精确带隙基准电压源以产生精确基准电压，所述精确基准电压从块48出来并被提供用于在电路块46中由其电压测量功能使用。然而，电池组制造商可选择去填充电路48中的精确基准电压源，从而不产生精确电压。这将与电路块46中的软件改变协调，使得替代地使用电路块46内的不同的、较低准确度的基准电压源。这种选择是基板16的成本与应用对准确度的需要之间的折衷。总之，根据应用对在休眠中的时间保持准确度的需要，表晶体44可以是可选的(并且根据应用对电池单元电压测量准确度的需要，图3中的带隙基准电压源50是可选的)。

关于基板电路中的高级块，可做出更多的评述。电池单元1是正被测量的项，并且电池单元1的电压是块48的输入。此外，基板16由连接到电池单元1的相同的两个节点供电。存在电压Vsns，其从电路48出来并进入电路块46。此Vsns电压意图是与电池单元1的正极引线相同的电压。从电路48出来并进入电路块46的Vpwr是运行处理器、无线电装置等的电力供应。如果电路块46断言功能安全监视器(functional safety watchdog，FSWD)信号FSWD，那么此电力供应可(有意地)被中断。FSWD的目的是能够在确定基板16未正确地起作用的情况下停止电力供应，这是电路块46的完全断电的实现方式。这种类型的完全断电意图将基板16恢复至其启动状态。如果FSWD指示问题，那么救援方式是使处理器断电。

电路块46包含处理器、无线电装置以及所谓的辅助功能。辅助功能包括：经由输入到电路块46的Vsns对附接到基板16的电池单元电压的A/D转换、用作用于激活基板16的电池单元平衡功能的数字输出(也称为CBctl)的通用数字输入/输出端口、以及FSWD。FSWD输出由辅助功能中被设计成在检测到处理器软件未适当地操作时发出脉冲的电路操作。处理器的FSWD输出到块48的FSWD输入的这种脉冲发出将使块48中断电力供应足够长的时间以保证电路块46中的处理器的完全断电。块48以如下这种方式设计：即使电路块46出现故障并使FSWD输出永久地被断言，电源电路(诸如Vpwr和Vref)也将能够操作。块48的功能被布置成使得Vpwr和Vref仅关闭达固定的持续时间，例如在电路块46上的FSWD输出上的脉冲之后100mS。因此，Vpwr提供操作电路块46中的处理器、辅助电路和无线电装置的电力。Vsns是与电池单元1相同的电位，并且电路块46的辅助功能是对此电压Vsns执行A/D转换，这导致对电池单元电压进行测量，这是基板16的主要功能。电路块46在此A/D转换功能中利用Vref输入。

如上文所提及，图3中的精确带隙基准电压源50是可选的；并且如果它被去填充，那么来自块48的Vref信号是无效的。当Vref无效时，电路块46被设计成自动地切换到其自己的内部的且较不准确的基准电压源。来自电路块46的CBctl数字输出处于在电路块46中的处理器上运行的软件的控制下。如上文所提及，晶体42用于来自电路块46的RF通信。晶体42还用作电路块46中的处理器的系统时钟。晶体44是可选的，并且是用于在电路块46中的处理器休眠时保持准确时间(如果这对于应用有用的话)的低功率实时时钟的表晶体。如果不需要此特征，那么晶体44可被去填充。来自电路块46的信号RFtxrx是来自电路块46中的无线电装置。它是双向信号，可充当来自无线电装置的发射信号，或充当到无线电装置的输入信号。如前面所提到的，通过耦合器电路54，RFtxrx信号连接到电力线载波(power linecarrier，PLC)总线接口56，所述PLC总线接口56通向基板16的(+)电池单元输入端，所述(+)电池单元输入端是电池组10的高压总线；并且同时，RFtxrx连接到天线电路58。这种通过耦合器电路54同时连接到天线电路58和HV总线32、35允许一部分信号能量在HV总线32、35上移出，并且一部分信号能量通过无线天线58离开基板16。类似地，接收能量可通过HV总线32、35或通过天线58进入基板16。也就是说，来自块46的RF能量被引导到耦合器电路54。耦合器电路54然后可选择性地将此能量引导到天线电路58和PLC总线接口56中的任一者或两者，所述PLC总线接口56是在驱动高压总线32、35上驱动RF能量以用于与其他电池单元的其他基板、并且更一般地与车辆通信的网关。耦合器电路54是频率选择性的，因为它可降低与RF能量相关联的频率组成，以允许其流动至PLC总线接口56。

参考图3，揭示了电力供应部分的细节。到基板16的电池单元输入端(例如电池单元1)通过电池单元+引线60和电池单元-引线62附接。有趣的是，这2个引脚是基板16与所述系统的其余部分之间的唯一有线接口。通向所述系统的唯一其他接口是无线RF通信。一定量的RF能量意图行进通过连接部60和62。此外，操作基板16的电力从单独电池单元汲取并流动通过连接部60(+)和连接部62(-)。应观察到节点60或电池单元+通过限流电阻器Rlim64连接并连接Vsns，所述Vsns朝电路块46流动以用于测量。应注意，节点Vsns处的电位是相对于节点62的，所述节点62是整个基板16的接地基准电压源。

节点62局部接地。大体上，基板16中需要接地基准电压源的任何电路将使用节点电池单元-62。块48的电池单元平衡功能由开关SWcb 70实现，所述开关SWcb 70可用N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)实现。负载电阻器Rcb 72完成电池单元平衡电路。应注意，如果来自电路块46的信号CBctl有效，那么SWcb 70激活，这通过连接部60、62跨电池单元14连接Rcb 72，从而施加一定量(例如，8mA)的无源欧姆负载。此电流称为基板16的电池单元平衡能力，并且它可通过调节Rcb 72的欧姆值来容易地设定。然而，耗散的功率为(Vcell^2)/Rcb，其中Vcell是电池单元14的电压。

示出了控制通路开关82的控制块80。例如，通路开关82可实现为P沟道MOSFET。本文中提及控制块80的高级细节，这可由本领域技术人员容易地实现。来自连接部60、62的电池单元电压通过从控制块80到节点60的连接来读取。这允许控制块80在电池单元1的电压过低时例如通过打开通路开关82来起作用。同样，控制块80在来自电路块46的FSWD命令信号中读取。此信号将在电路块46想要命令瞬时断电以执行所述系统的硬件重启时脉冲发出。然而，如果FSWD 48由于故障而卡在有效状态，那么控制块80将接通通路开关82以允许基板16操作。然而，电路块46中的处理器将需要检测到FSWD特征未正在起作用。一种方法是在已知在处理器复位的任何时间采取“0”值的某种寄存器中设定数字“1”。当FSWD激活时，软件可查明存储器位置是否保持1，这意味着电源永远不会关闭且FSWD不起作用。当FSWD不起作用时，需要设定诊断并且应就硬件问题通知中央模块BECM 20。控制块80的基本特征在于：如果电池单元电压正常并且FSWD信号并未被脉冲发出，那么控制块80激活通路开关82以将电力连接到Vpwr和有效Vref。应注意，带隙基准电压源50与电阻器Rpu 90(例如1.8千欧姆)结合布置，以在通路开关82被激活时产生参考电压Vref。

参考图4A和图4B，示出了将基板16安装在电池单元14上的方案。在某些实现方式中，导热材料(诸如热环氧树脂或SIL-PAD 76)位于基板16与电池单元顶部之间。在电池单元平衡电路70、72中耗散另外的功率的程度上，重要的是通过热接合部76将这种热量从基板16移除。电池单元14的容器或罐子78具有合理量的表面积，因此它可能够直接耗散电池单元平衡电路70、72中产生的热量。然而，如果罐子78不能耗散这种热量，那么应构思某种冷却机制(诸如空气或液体冷却)以保持电池单元14冷却。

基板16通过热连接部76(例如，热环氧树脂)安装在电池单元14上，以允许从基板16移除热量。电池单元14需要测量其电压和温度，并且想要将数据发送到中央BECM 20。基板16封装在保护性材料中并且安装在电池单元14的罐子78的顶部上。柔性电缆94、96钎焊到基板16并且在相反侧从封装的基板出来。柔性电缆94焊接附接到电池单元接线片98，所述电池单元接片98是电池单元14的正极端子。柔性电缆96焊接附接到电池单元接片100，所述电池单元接片100是电池单元罐子78的负极焊接接片。柔性电缆94在两端处紧紧地紧固，并且以粘合方式连接到电池单元罐子78。大体上，柔性电缆94应是绝缘的，以避免与电池单元罐子体78短接。相同评述适用于柔性电缆96。应注意，电池单元78的通风口102可在故障事件中打开。这样，使基板16在通风口102上方将不是最佳的。因此，如图4A所描绘，封装的基板92与柔性电缆94、96一起布置的方式为使得避开电池单元通风口102。当通过导热材料76热安装封装的基板16时，那么基板16与电池单元罐子78基本上处于相同温度，然后电路块46的处理器中的芯片上热测量电路能够直接读取电池单元温度，因为电路块46中的处理器与电池单元罐子78基本上处于相同温度。

再次参考图2，电路块46中的无线电装置的不同替代方案是值得论述的。已经提到可利用在PLC模式下通过PLC总线接口56进行的RF传播。对于最稳健的信号路径是通过高压总线的介质的应用，促进这种传播模式的频带是最佳选择。例如，载波频率在455kHz与30MHz之间的一些商业实现方式是PLC传播模式的良好选择。然而，如果应用更适合通信的节点之间的无线链接，那么2.4GHz更合适。对RF通信使用的频带没有限制，尽管使用在455kHz至2.4Ghz范围内的某处的频率将使得更容易找到来自硅制造的现有解决方案。此外，根据应用的需要，用于通信的协议是灵活的。存在用于可能够用于通过布线形成RF链路的应用的电力线载波的一些现有协议。对于2.4Ghz下的通信，存在若干流行的替代方案，包括蓝牙和IEEE802.15.4。本文中未在不同的可用协议之间进行区别。使用这些通信协议的一个方面在于：它们用于创建从基板16到另一个无线电收发器的数据链路，以创建通向中央BECM 20的数据链路。如上文所提及，这可实现为从基板到中央BECM 20的直接RF链路，或者所述方法可利用对等基板之间的网格联网，以便创建通向中央BECM 20的数据链路。

如上文所提及，基板16是由陶瓷、FR4或用于安装硅芯片、表面安装部件以及本文指定的所有其他部件的某种其他合适的表面制成的用于电子电路的安装装置。从电池单元1到基板16的连接是通过可在任一端上焊接或钎焊的柔性电缆94、96进行的。PLC总线接口56、电源块48和耦合器电路54是视情况由表面安装部件制得的常规电子电路。晶体42和44是典型的表面安装装置。天线电路58具有许多替代方案。首先，天线电路58可由带状线构成，所述带状线是基板16上的迹线。替代地，对于可能需要更好天线性能的给定应用，可利用芯片天线。对于电路块46，需要最大量的灵活性。实现方式可以是单个单片硅、蓝牙低功耗(BLE)无线电装置或用于执行辅助功能的模拟/数字阵列。替代地，可使用裸芯片低成本微处理器，以及用于无线电功能的单独裸芯片。目标是找到可商购获得以用于处理器和无线电功能的裸芯片并将它们放置在基板16上以便以最紧凑且最便宜的方式实现功能。如电路块46中所引用的辅助功能通常作为***特征与可商购获得的嵌入式处理器一起提供。

参考图3和图5，单片半导体46安装在(金属)电池单元壳体78上，单片半导体46测量电池单元参数(例如，温度、电流、电压等)数据、处理数据、并且将从数据导出的信息传达(有线或无线地)出芯片。存在若干安装方法。可经由焊料凸点106将集成电路46安装到(陶瓷)基板16。然后，可经由导热粘合剂76或经由沉积在基板16的下侧上的金属接片将基板16直接安装到电池单元壳体78。

热粘合剂使用案例是不需要从壳体78电连接到基板16时的案例。本文中，需要通过热连接部将单片集成电路46安装到电池单元罐子78。将块46安装在基板16上。通过导电材料(诸如铜、铝等)在顶侧(面向块46的一侧)使基板16金属化。可经由光刻技术使基板16的顶侧上的此金属化层图案化以形成迹线和焊盘112，芯片可安装在迹线和焊盘112上并连接到其上。用于形成节点连接的两种技术是块46的下侧上的焊料凸点106或块46的顶侧上的接合焊盘，所述接合焊盘可引线接合到基板16上的导电迹线。块114表示连同单片集成电路46是电路中所需的任何另外的部件，诸如晶体、晶体管开关或其他部件(参见图2)。

参考图6，示出了导电粘合剂安装。这种使用案例是需要形成从金属壳体78到基板16′的电连接时的案例。将另外的金属化层116添加到基板16′的底侧。另外，一个或多个通孔118从金属化层116延伸到基板16′顶侧上的轨迹或电路112。本文中，需要通过电且热的连接120将单片集成电路46安装到电池单元罐子78。基板16′可被预制成在顶部具有金属化层112并且在底部具有金属化层116，所述金属化层112和金属化层116在用于安装电路并连接到电池单元罐子78之前被适当地图案化。本文中，层120是例如通过粘合剂中适当大小的悬浮碳颗粒而导热且导电的粘合剂。

参考图7，示出了直接芯片安装技术。基本概念是经由导热粘合剂122将单片集成电路46直接安装到金属电池单元罐子78上。本文中，将芯片46连接到电池单元接片98、100。这将经由引线接合部124、125进行。然而，引线接合部124、125需要靠近芯片46的目标，因此它们可在一端上钎焊到集成电路46上的焊盘126；并且在另一侧上钎焊到柔性印刷电路94、96上的相应金属焊盘128、130。如上文所提及，电池单元罐子78上的正极焊接接片98经由焊接或钎焊接头与柔性印刷电路94连结。柔性印刷电路94是以粘合方式连接到电池单元罐子78的柔性电路迹线。柔性印刷电路94在其内侧具有导电迹线，但是此导电迹线由绝缘材料包围，使得不存在从导电迹线到金属罐子78形成的电连接。因此，正极焊接接片98的节点连接到柔性印刷电路94，并且它将信号带到靠近集成电路46的点。柔性印刷电路94具有使此内部金属层暴露的开口，引线接合部124在焊盘128处钎焊或焊接到所述内部金属层。类似地，电池单元罐子78的负极焊接接片100经由焊接或钎焊接头连接到柔性印刷电路96。柔性印刷电路96将负极电池单元端子连接到靠近单片集成电路46的点。引线接合部125将焊盘126连接到焊盘130，并且这完成了集成电路46与电池单元端子98、100的电连接。热粘合剂122形成从块46到罐子78的良好热连接，但是期望从块46到罐子78的电绝缘。因此粘合剂122不是导电的。

再次参照图3和图4，牵引电池组10包括：电池监测电路46，所述电池监测电路46测量单个电池单元(排外地给监测电路46供电)的电压、温度等；以及前端通路开关82(定位在电池单元与监测电路之间的通路开关)，所述前端通路开关82在某些情况下(诸如低电池单元电压，或可在软件或硬件中实现的安全监测器检测到的问题)断开通向监测电路46的电力。安全监测的示例包括监测过电压、过压、过电流、超温、安全监视器的适当操作等。相关联的预定义阈值可通过例如测试或模拟来确立。超过这些阈值将导致通路开关82断开。

参考图8，通路开关概念也可适用于常规的电池监测集成电路。本文中，发现应用了所提出通路开关的常规的电池监测集成电路(battery monitoring integratedcircuit，BMIC)136、138的实现方式。也就是说，将通路开关概念应用于BMIC技术。这在包括由布置在从VC1至VCmm的串中的电池单元140、142的牵引电池组中使用。存在监测电池单元并且将电池单元电压读数传达回中央控制器的一个或多个BMIC 136、138。块144(它是通路开关电路)***子串中的顶部电池单元与BMIC 136的Vdd引脚之间。在这个示例中，电池单元140在底部并且电池单元142在顶部的12个电池单元的串或者电池单元VC1–VC12用于给BMIC 136供电，其中BMIC 136的Vss引脚的基准电压源连接到V_BOT，所述V_BOT是电池单元140上的负端子，并且BMIC 136的电源连接部或Vdd引脚连接到通路开关电路。本文中，看到通路开关电路144打开和关闭从子串VC1至VC12到BMIC 136的电源引脚或Vdd的连接。也就是说，通路开关电路144可使电源与BMIC 136断开连接。同样在这个示例中，堆叠中的每个BMIC(例如，BMIC 138)伴随有类似的通路开关电路。

应注意，通路开关电路144可使人想起图3中的电源开关电路82。然而，它不是一样的。这是因为通路开关电路82是针对单电池单元电池组感测模块对等应用进行优化的。通路开关电路144被优化以与BMIC 136、138一起使用。

参考图9，与块144的电力输入连接是通过DC_IN+148进行的。这对应于电池单元142(VC12)的正极端子。还看到Vlocal1 150连接到电池单元140VC1上的负极引脚(VC1/V_BOT)，本文中，所述负极引脚是整个电池单元串VC1至VCmm中的最低电位。通道块的电源经由DC_IN+148和Vlocal1 150进入。Vlocal1 150是基准电压源或局部接地，并且DC_IN+148是电池单元142(VC12)的顶部处的节点的组合电源和测量点。DC_IN+节点148连接到块144中的通道晶体管152。开关152由控制块154控制。控制块154测量DC_IN+148的电压。控制块154在以下情况下使用此电压来决定断开通路开关152：电压DC_IN+148下降到低于一定电压，例如1.0伏/电池单元。因此，对于12个电池单元VC1至VC12，1.0伏/电池单元*12个电池单元＝12V。这使得可以在12个电池单元VC1至VC12的组下降到低于每个电池单元1V的平均电压时断开通路开关152。可能想要这样做的原因是当电池单元那么低时，BMIC 144很可能使这些电池单元过度放电以获得其自己的电力。因此，控制块154在DC_IN+148与Vlocal1150相比的电压下降到低于例如12V时命令通路开关152以保护电池单元免于过度放电是优异的保护特征。BMIC 136存在由制造期间的问题引起或由使用BMIC 136中的过电应力(这可致使BMIC136的Vdd(电源)引脚上的过量电流汲取)引起的某些模式。在这种情况下，为了防止电池单元串VC1至VC12的问题，使用通路开关电路152来使BMIC 136断开连接。因此，这通过保护电池单元并允许更换包含BMIC 136的电子器件模块而提供很大实用性。

FSWD是通向控制块154的控制输入。此FSWD在本文中被示出为连接到数个通路开关电路(诸如144、146)的公共信号。这可实现为接口信号，所述接口信号是公共的并且能够将信号驱动到控制块中的每一个中。例如，参考Vlocal1 150的信号(也称为V_BOT)可通过高阻抗或甚至通过每个控制块中的光电隔离连接到所有控制块，以防止不同控制块之间的相互作用。FSWD可连接到中央控制模块(诸如BECM)，使得在电池组安全状态事件的情况下，它可通过断开所有通路开关来选择使所有BMIC断开连接。这通过FSWD信号进行。当所述系统处于正常状态时，中央模块可在FSWD信号上发送心跳消息。但是，当中央模块并未发送适当的心跳信号时，控制块然后将断开通路开关。以此方式，实现了使BMIC在安全状态事件的情况下停止从电池单元汲取电力的可靠方法。

此外，控制块可被布置成在任何期望的故障事件下断开通路开关。到目前为止，已经描述了使用控制块154来在DC_IN+148上的欠压以及FSWD上的心跳信号的损失的情况下断开通路开关152。然而，可存在控制块154可决定监测以用于断开通路开关152的任意数量的其他信号，诸如通过位于控制块154中的内部热敏电阻得到的电路的温度，或通过经由测量晶体管(未示出)的Vds下降监测通过通路开关152的电流，或注意到电路中出现某种错误的任何其他适当的手段。

参照图10A和图10B，柔性引线94、96(例如，由阴影线表示的柔性扁平金属导体，所述柔性扁平金属导体被由包围阴影线的轮廓线表示的在尺寸上受控的绝缘材料包围，所述绝缘材料在一侧上具有粘合剂)直接附接到电池单元罐子78，使得柔性引线94、96及其所附接的接地平面的组件可表现出受控的阻抗特性。另外，扁平金属导体相对于所附接的接地平面的接近度对柔性引线提供电磁屏蔽。因此，所述布置产生从基板16到电池单元焊接接片98、100的低Z连接以及对从焊接接片98、100到基板16的信号的屏蔽，这可有助于从电池单元14获得低噪声的、准确的读数。

两个引线接合部156、157连接到块46上的节点，所述节点是发射器电路的基准电压源或接地。引线接合部158是连接到电池单元+98的节点。引线接合部160是连接到电池单元-100的节点。接地平面162低于正信号。应注意，接地平面162实现在柔性印刷电路94的导体层中。柔性印刷电路94的顶部上的迹线仅连接到正极电池单元端子98，并且与接地基准电压源162绝缘。接地平面166是柔性印刷电路96下面的层。柔性印刷电路96中的信号层将引线接合部160从集成电路46上的电池单元连接部连接到电池单元接片100。

热粘合剂层122将块46与电池单元罐子78分开。它还使柔性印刷电路94、96和接地平面162、166绝缘并阻止从其到电池单元罐子78的任何连接：它们都与罐子78绝缘。应注意，接地平面162、166通过它们经由引线接合部156、157到块46的接地基准电压源的连接而彼此连接，但是柔性电路94并不电连接到柔性电路96。因此，形成具有受控阻抗特性的带状线天线。它可用于通过由柔性电路94、96形成的偶极将RF从电路46发射出去。接地平面162、166是偶极天线电路的部分。接地平面162和柔性印刷电路94形成带状线天线，接地平面166和柔性印刷电路96也是如此。

安全性可能是无线应用(诸如本文所述的那些应用)中的考虑因素。一个安全区域在于识别可与这个动力传动系统中的其他无线节点通信的可信代理。一种方法是测量与BECM无线电装置通信的无线电装置的物理位置。如果BECM通过无线链路进行通信并且它测量到另一端上的收发器在电池组10内，那么这确保了链路的安全性。如果BECM测量到收发器在电池组10之外，那么可选择完全不与它通信。由于与车辆的联网是通过本文中描述的无线联网之外的手段执行的，因而可忽略源自电池组10之外的任何通信请求。可合理地假设敌对代理将不能够将收发器定位在高压电池组10内，因为它是机械密封的并且所述代理将需要在物理上进入车辆内。

应设想到执行两个无线安全区域的无线电路。本文中，将检测正在与之通信的无线电装置的物理位置的电路添加到上述无线区段。也就是说，发射器可通过数种技术查明接收器在空间中的位置。揭示了如何测量从发射器到接收器的距离、如何测量方向角θ、以及如何测量方位角φ。从三维空间中的点开始，距离R、方向角θ和方位角φ的具体要求唯一地固定接收器在空间中的位置。在一个示例中，使用称为超宽带(Ultra-Wideband，UWB)的特定无线技术来执行这一点。同样的概念也适用于其他种类的无线技术。

下伏电路特征包括测量距离的能力、以及测量方向角θ和方位角φ的能力。多天线方法可用于测量距离，例如通过测量已知发射功率的接收信号在所有分集天线上的平均信号强度，从而提供R参数。为了计算θ和φ参数，比较不同分集天线处的信号强度并执行几何计算固定在空间中的位置。此外，稍后将示出用于具体使用超宽带特征的技术。

应想到与先前附图中所描述的那些类似的系统：众多电池单元，每个电池单元具有基板，所述基板包含处理器与无线收发器以及使RF信号从无线收发器前进到天线的一个或多个RF路径。参考图11，单个UWB收发器168具有选择性地发射或接收UWB脉冲的发射接收端口(transmit receive port，TXRX)。如本领域技术人员已知的，UWB发射脉冲在时间上是明确限定的，并且接收脉冲的时刻可由接收器使用高分辨率计时器170精确地测量，所述高分辨率计时器170测量例如到纳秒精度。当发射器(例如，期望与微处理器174通信的电路)和接收器已经使用已知技术(诸如美国专利号9,217,781中描述的那些)使它们的计时器同步时，可将其布置成使得发射器在约定的时刻发送脉冲，并且然后接收器在接收到脉冲的时刻测量高精度计时器的值。通过这种机制，可精确地测量脉冲的飞行时间。由于电磁波的速度是已知的，因而可在数厘米内测量从发射器到接收器的距离。应注意，图1示出了三个方向敏感天线174、176、178。开关180、182、184分别可用于一次一个地选择这三个天线中的每一个。可分别测量与天线174、176、178中的每一个相距的距离Da、Db和Dc。发射器与接收器之间的估计距离可计算为(Da+Db+Dc)/3。参考图2，这些天线174、176、178中的每一个位于基板16的表面上的明确限定的位置中；并且它们被布置为等腰三角形。这个形状将使得能够使用已知的几何形状和信号测量结果，以便固定接收器在三维空间中的位置。

由于从发射器到接收器的距离现在是已知的，因而需要另外两个参数来固定接收器相对于发射器在空间中的位置。这将是角度θ和φ，因为在给定发射器的基准点的情况下，所需要知道以表征在三维中的位置的仅仅是半径和两个角度。首先在开关182、184断开的同时通过来自微处理器172的控制来闭合开关180。这将定向天线174连接到UWB收发器168。如本领域技术人员所周知的，使用收发器168处的接收信号强度指示符(receivedsignal strength indicator，RSSI)测量信号强度，当作RSSI_A。然后在开关180、184断开的同时闭合开关182，这在现在将定向天线176连接到收发器168。再一次，使用收发器处的RSSI测量信号强度RSSI_B。然后，在开关180、182断开的同时闭合开关184，并且测量信号强度RSSI_C。将从0度至180度的角度θ确定为RSSI_B与RSSI_C之间的两个测量信号强度的比，如下所示：

θ(以弧度为单位)＝(pi/2)+K1*(RSSI_B–RSSI_C)，其中K1是校准常数。

如果RSSI_B＝RSSI_C，那么发射器距离两者是等距的，并且由于天线是定向的，因而知道位置必定位于与连接两个定向天线的中心的线垂直的线上。如果它们不同，它们相差的量必定与发射器更靠近两个定向天线中的一个成比例；并且因此，通过将此差乘以正确的比例因子，这提供了与中心线相差的角度。

类似地，可将从0到pi/4的角度φ计算为RSSI_A以及RSSI_B与RSSI_C的平均值的函数：

RSSI_BCavg＝绝对值[(RSSI_B–RSSI_C)/2)]

φ(以弧度为单位)＝(pi/4)+K1*(RSSI_A–RSSI_BCavg)，其中K2是校准常数。

因此，现在已知从发射器到接收器的距离R、方向θ和方位角φ。想要通过收发器与所述系统通信的任何所不期望的一方将必然具有不同的三元组R、θ、φ，因为它们必定在电池箱之外。因此应注意，发射器将拒绝与电池箱之外的无线电装置通信；并且类似地，接收器将拒绝与电池箱之外的发射器通信。也就是说，微处理器172将阻止与位置落在处于电池箱内的预期范围之外的另一装置的进一步通信，并且允许与位置落在预期范围内的另一个装置的进一步通信。这将确保无线安全。

本文公开的过程、方法或算法可能够递送到处理装置、控制器或计算机/由其实现，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述过程、方法或算法可作为可由控制器或计算机以许多形式执行的数据和指令来存储，所述形式包括但不限于：永久存储在不可写存储介质(诸如只读存储器(ROM)装置)上的信息；以及可变更地存储在可写存储介质(诸如软盘、磁带、光盘(CD)、随机存取存储器(RAM)装置以及其他磁性和光学介质)上的信息。所述过程、方法或算法也可在软件可执行对象中实现。替代地，所述过程、方法或算法可整体地或部分地使用合适的硬件部件来实施，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或者其他硬件部件或装置，或者硬件、软件和固件部件的组合。

说明书中所使用的词语是用于描述性的词语而非限制的词语，并且应理解，可在不脱离本公开和权利要求的精神和范围的情况下做出各种改变。某些布置例如不需要包括计时器170：可如本领域中已知地仅使用所接收信号强度的量度来确定发射器与接收器之间的相对位置等。还可设想其他布置。

如前所述，各种实施例的特征可以进行组合以形成可能未明确描述或示出的另外的实施例。虽然各种实施例可以被描述为关于一个或多个所期望特性相对于其他实施例或现有技术实现方式提供优点或更优，但是本领域的普通技术人员认识到，可以折衷一个或多个特征或特性以实现所期望的总体系统属性，这取决于具体的应用和实现方式。这些属性包括但不限于：成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可服务性、重量、可制造性、组装简易性等。因此，关于一个或多个特性被描述为不如其他实施例或现有技术实现方式那样令人期望的实施例在本公开的范围之内，并且对于特定应用可能是所期望的。

在本发明的一个方面，基板经由导热粘合剂安装到容器。

根据一个实施例，容器是金属。

根据一个实施例，容器是金属罐子。